白车身小样本抽样下的尺寸数据处理

　　1　“2mm”工程介绍

　　(1)“2mm”概念

　　在CMM (CoordinatorMeasuringMachine)坐标测量系统下,白车身上同样的一个尺寸检测点所测得的数据可被认为一个随机变量,并且大量的实践经验与理论分析表明,测量误差服从正态分布(文献[1])。若随机变量X服从正态分布,则X的概率密度为:

　　其中μ,σ为常数(σ>0)。

　　f (x)曲线(如图1所示)有如下特点:

　　①曲线对称于x=μ;

　　②最大值点在x=μ处,为；

　　③在(-∞,μ)内单

　　调递减, (μ,+∞)内单调递增;

　　经过计算,在μ附近σ,2σ,3σ范围内对f (x)积分,有下面的等式:

　　上述百分数表明,在正态分布下,几乎所有的点都落在6σ的范围内,可见σ是衡量可重复性(Re-peatability)的重要参数,“2mm”工程的实质就是6σ≤2mm;μ则反映了这些点的集中趋势。

　　1·2　“2mm”意义

　　轿车车型的更新主要是车身的更新,高质量的车身对提高整车的性能至关重要。车身综合制造偏差的大小直接影响到轿车风噪声、密封性能、车门开关门的效果、行驶平顺性等。车身制造质量在相当大的程度上确定了整车质量、制造成本和市场竞争力。美国汽车工业提供了有利的例证。80年代末,美国轿车车身的综合制造偏差为7~8mm,显著高于日本的2mm的水平,为此失掉了近30%的国内市场份额。

　　在这种情况下, 1992年由美国密西根大学吴贤铭“先进制造技术中心”发起,并在美国商业部和通用、克莱斯勒等企业资助下,开展了车身制造“2mm”工程研究,在短短三年内就使车身的制造赶上世界先进水平,制造偏差由开始的7~8mm减少到2mm左右,迅速夺回了被日本抢占的市场份额。

　　2　小样本数据处理算法探讨

　　2·1　小样本采样的问题

　　上海通用汽车有限公司(SGM)作为通用公司大家族中的新成员,在白车身制造尺寸偏差控制方面,已建立起完整的在线检具(PMF)和离线的三坐标仪(CMM)测量的尺寸控制体系。但离线的三坐标测量,抽样率一般在1%以下,由于每天采样样本过小,与美国车身制造企业相比存在以下一些问题:

　　①常规统计分析方法得到的合格率不能客观反映当时的产品质量状态;

　　②在抽样样本积累过程中,生产过程中工装的调整、工具更换、磨损等因素对测点数据都会有较大的影响,因此实际测量的数据所反映的是工装随机误差和系统误差的综合影响;

　　规范的数据处理方法要求:每天在一定的范围内连续或随机地抽取2~3台车作为一个统计组,进行CMM测量;并且在相同的时间内采样;每次计算取20~30组,每组计算平均值;然后对所得的数据进行6σ、μ等的计算。但在实际的生产中,通常每天测量一台整车,一套侧围,一副底板;由于测量的优先性的差别,采样的时间也会不一致;在这种情况下,我们只能把每天的一个数据当作一个样本。但这个样本所反应的是工装随机误差和系统误差的综合。因为在生产过程中,工装的人为调整,工具更换,定位元件的磨损与失效,夹具夹紧力的变化;焊接次序,焊接变形,焊点布置以及焊帽更换;冲压模具磨损、批次调整冲压参数、运输过程等引起的冲压件来料尺寸偏差;工人操作的熟练程度不一样等等因素会导致错综复杂的尺寸偏差。而这种偏差包含尺寸的均值漂移和随机波动。如果不对已得到的数据进行适当的预处理,就进行6σ、μ等的计算,结果会与实际情况相差很远。